Si los planetas están unidos a las estrellas con gravedad, ¿por qué esta gravedad no hace que las estrellas se traguen los planetas?

¿Cuáles son las cosas responsables de por qué la Tierra aún no está dentro del Sol y por qué no estamos haciendo un recorrido gratuito por ningún valle cálido y brillante en el Sol?

1. Masa y espacio-tiempo
2. movimiento

1. Masa y espacio-tiempo: El espacio – tiempo es como un papel normal cuando le pones algo que tiene masa, se dobla exactamente de la misma manera que el papel se dobla, cuanto más masa, más se dobla. Lo más pesado en nuestro sistema solar es el Sol, por lo que ha doblado un espacio bastante grande a su alrededor y afortunadamente nuestra Tierra está en esa curvatura y está en movimiento.

2 Moción: escribí una moción para ilustrar por qué nuestra vida no nos asó ni nos comió.

“Un objeto sigue moviéndose a menos y hasta que actúe una fuerza desequilibrada”

Ahora, la curvatura del espacio-tiempo (formada debido a la masa del Sol) permite que la Tierra gire alrededor del sol en la mejor ruta posible, ya que está en movimiento, la fuerza gravitacional del sol es lo suficientemente fuerte como para no soltar la Tierra, pero también es débil para atraerla, la velocidad de la tierra está dando vueltas a su alrededor. Esta imagen puede ayudar a entender.

Entonces, el día que la tierra deje de dar vueltas alrededor del sol, estará en el Sol.

No está “atado” a la estrella, exactamente. Es una fuerza constante y atractiva.

La gravedad está empujando al planeta hacia la estrella (en realidad, está empujando a la estrella hacia el planeta también, pero la estrella es mucho más pesada que eso no hace mucha diferencia), pero el planeta no es estacionario, ya se está moviendo.

Si fuera al espacio y tirara una canica para que no se moviera en comparación con la estrella, se tiraría hacia la estrella hasta que cayera. Pero si su canica se moviera a cien mil kilómetros por hora, la estrella seguiría intentando jalarlo, pero todo lo que haría sería jalarlo en círculo. Eso es lo que le está sucediendo a la Tierra en este momento: si la gravedad del sol no la atrajera, iría en línea recta y volaría al espacio. Pero la combinación de su velocidad y la fuerza gravitacional del sol lo mantiene en movimiento (aproximadamente) en un círculo.

(Por cierto, esta es una versión increíblemente simplificada de los eventos. Si quieres algo un poco más en profundidad, avísame y puedo agregar más detalles).

Lo interesante es que cuando estudias el problema de 2 cuerpos, la pregunta se invierte, “¿Es posible que 2 cuerpos choquen?”.

Es realmente difícil de explicar solo con texto, pero déjame intentarlo. Imagina un cuerpo fijo en el espacio. Es nuestra estrella, y debido a que su masa es tan grande como la del planeta, podemos suponer que permanece fija en el mismo lugar. Ahora ahí está nuestro planeta. Imagina que se mueve en cualquier dirección aleatoria.

Lo primero, la única fuerza aplicada a ambos cuerpos es la fuerza gravitacional. No hace nada en la estrella (como suponemos que está fija), pero afecta al planeta. La fuerza en el planeta siempre se dirigirá a la estrella (así es como funciona la gravedad).

Ahora, ¿qué hace esta fuerza? Cambia la velocidad del planeta. Que lo que hacen las fuerzas sobre los cuerpos con masa. Ahora pensemos primero en la velocidad del planeta, podemos descomponer esta velocidad en 2 vectores, uno en la misma dirección de la estrella (la línea que “conecta” la estrella y el planeta), llamada componente radial, y la otra perpendicular a se llama componente tangencial.

Ahora, en un intervalo de tiempo infinitesimal (muy pequeño), la fuerza solo podrá cambiar el componente radial (así es como funcionan las fuerzas). Entonces, el componente radial de la velocidad aumentará o disminuirá (dependiendo de la dirección original). Y el componente tangente seguirá siendo el mismo.

Pero el planeta se está moviendo, y después de ese intervalo de tiempo infinitesimal estará en otro punto, por lo que la línea que “conecta” la estrella y el planeta cambiará, y también lo hará la descomposición de la velocidad. Pero lo importante es que siempre habrá un componente tangente.

Y como siempre habrá un componente tangente, la velocidad del planeta nunca estará dirigida exactamente a la estrella. Y es imposible llegar a un lugar si la velocidad nunca se dirige a él.

En conclusión, aunque una estrella siempre atraerá al planeta hacia sí misma, nunca podrá reducir a cero la velocidad tangente. Por lo tanto, el planeta nunca se dirigirá hacia la estrella, y nunca la golpeará. Con algunas matemáticas es posible demostrar que para cualquier problema de 2 cuerpos siempre habrá un movimiento elíptico, con la estrella en uno de los puntos suspensivos. Y una elipsis nunca cruza su foco.

Entonces, ¿nunca hay una colisión en el espacio? Por supuesto que no, porque el universo no es un problema de 2 cuerpos, es mucho más complejo. Pero las colisiones que involucran cuerpos grandes son bastante raras, porque la gravedad juega el papel principal en la situación, y el problema puede reducirse bastante a un problema de 2 cuerpos.

Creo que lo básico que debes entender aquí es que hay dos fuerzas principales que actúan sobre el planeta, una es una fuerza centrífuga y la otra fuerza centrípeta (explicada por Taher Tinwala).

Probablemente obtendrá una mejor comprensión de estas fuerzas cuando lea sobre el experimento del pensamiento de la pelota canónica de Newton (la bala de cañón de Newton)

Y también el primer capítulo de este libro llamado ‘Gravity’ de George Gamov (Gravity: George Gamow: Free Download & Streaming: Internet Archive) lo explica muy bien.

Esto se debe a la fuerza centrífuga imaginaria que actúa sobre los planetas. Imagínese en un tiovivo. A altas velocidades, tiende a alejarse del centro del carrusel, gire en sentido opuesto a la dirección de la fuerza centrípeta. Los físicos suponen que hay una fuerza centrífuga que actúa opuesta a la fuerza centrípeta (fuerza que atrae cuerpos en trayectoria circular o elíptica hacia el centro). Del mismo modo, los planetas tienen una velocidad angular extremadamente alta, lo que hace que permanezcan allí, orbitan y no se estrellen contra el sol.

Por la misma razón que la tierra aún no se ha tragado la luna.
El planeta que orbita la estrella está en caída libre hacia la estrella, pero sigue perdiéndola y continúa girando para siempre. Y a veces caen debido a algún impulso externo que puede modificar la órbita.

A veces las estrellas tragan planetas. No los conocemos porque ahora son parte de las estrellas.

El planeta se está moviendo. Un objeto en movimiento tenderá a permanecer en movimiento a menos que otra fuerza actúe sobre él. En este caso, la fuerza de la gravedad está empujando al planeta hacia él. Entonces el planeta gira.

En resumen, dado que el planeta se mueve muy rápido y tiene mucho impulso, la fuerza gravitacional es lo suficientemente fuerte como para empujar al planeta a una órbita alrededor de la estrella, pero no lo suficientemente fuerte como para superar el impulso y atraerlo hacia la estrella por completo. Los planetas que se movían demasiado rápido para ser capturados en órbita abandonaron el sistema solar, y no podemos verlos. Los planetas que eran demasiado lentos fueron arrastrados hacia la estrella.

Inercia. Si los planetas tienen suficiente movimiento tangencial, no caerán al sol.

El par planeta (masa pequeña m) y estrella (masa mucho más grande M) se atraen mutuamente con la misma fuerza F.

Fuerza en el planeta F = ma

Fuerza sobre la estrella F = MA

ma = MA

Para que los dos lados sean iguales donde sabemos que m es v. Pequeño y M es v. Grande

v. pequeño (v. grande) = v grande (v. pequeño)

Así, el planeta experimenta una aceleración mucho mayor hacia la estrella que la estrella hacia el planeta.

Los planetas están “cayendo” hacia el Sol, pero su velocidad actual les hace perder el Sol por completo. Lo mismo sucede con los satélites en órbita alrededor de la Tierra.